Παρασκευή, 6 Φεβρουαρίου 2009

Αρχιτεκτονικές αναρτήσεων

θεμελιώδες κομμάτι του σχεδιασμού ενός οχήματος που δρα καταλυτικά στην οδική συμπεριφορά του αυτοκινήτου καθώς και στην ποιότητα κύλισης αποτελεί ασφαλώς η αρχιτεκτονική της ανάρτησης.

Στην ανωτέρω φωτογραφία απεικόνιση της οπίσθιας ανάρτησης του υβριδικού Lexus CT-200H όπου εφαρμόζεται αρχιτεκτονική διπλών ψαλιδιών.


Υπάρχουν δυο κατηγορίες αναρτήσεων. Οι ανεξάρτητες υλοποιήσεις σε κάθε τροχό και οι μη ανεξάρτητες. Επειδή ίσως να μην είναι σαφές το τι είναι η ανεξάρτητη ανάρτηση επί του πρακτέου όταν αναφερόμαστε σε ανεξάρτητες υλοποιήσεις εννοούμε ότι η όποια ατέλεια υπάρχει στο ανάγλυφο του οδοστρώματος κάτω από τον τροχό ενός οχήματος αυτή η ατέλεια αφορά αποκλειστικά και μόνο αυτόν τον τροχό και δεν μεταφέρεται η ταλάντωση στο συζυγή τροχό που βρίσκεται στην άλλη πλευρά του άξονος.




ΑΝΕΞΑΡΤΗΤΕΣ ΥΛΟΠΟΙΗΣΕΙΣ




Στην ανωτέρω φωτογραφία κλασική ανεξάρτητη διάταξη McPherson με ψαλίδι βάσης και ομοαξονικό αποσβεστήρα και ελατήριο


Υπάρχουν αρκετοί τύποι ανεξάρτητων διατάξεων. Το ποιος τύπος επιλέγεται κάθε φορά συνήθως εξαρτάται από το αν αναφερόμαστε στον εμπρόσθιο ή τον οπίσθιο άξονα ενός οχήματος , από το που μεταδίδεται η ισχύς, από παραμέτρους κόστους καθώς και τα χαρακτηριστικά που επιθυμεί να προσδώσει ο εκάστοτε κατασκευαστής στο όχημα. Οι πιο δημοφιλείς διατάξεις που υπάρχουν σήμερα είναι τα γόνατα Mcpherson , οι άξονες πολλαπλών συνδέσμων και τα διπλά ψαλίδια.


Τα γόνατα McPherson συνήθως αφορούν τους εμπρόσθιους άξονες των οχημάτων συνδυάζονται δε σχεδόν πάντα με ψαλίδια βάσης για την κατώτερη άρθρωση του τροχού. Αποτελεί μια δοκιμασμένη και αξιόπιστη λύση η οποία προσφέρει ικανοποιητικά χαρακτηριστικά γεωμετρίας στο όχημα.


Στους οπίσθιους άξονες των οχημάτων δε χρησιμοποιούνται σχεδόν ποτέ τα γόνατα McPherson γιατί εκεί πρέπει να ληφθούν υπόψιν και άλλοι παράγοντες κυρίως χωροταξικοί όπως για παράδειγμα το μέγεθος του χώρου αποσκευών και ο άξονας μετάδοσης αν μεταδίδεται η κίνηση πίσω.

Αρχικά πριν την ευρεία εξάπλωση των πολλαπλών συνδέσμων ήταν ιδιαίτερα δημοφιλής η διάταξη των υστερούντων και ημιυστερούντων βραχιόνων η οποία ήταν μεν μια ανεξάρτητη διάταξη αλλά ήταν βαριά, και ως εκ τούτου προσέδιδε μεγάλη μη ανηρτημένη και ανεπιθύμητη εν τέλει μάζα στο όχημα η οποία σε συνδυασμό με το γεγονός ότι ήταν συμπαγώς προσδεδεμένη στους τροχούς μετέφερε αρκετούς κραδασμούς από το ανάγλυφο του οδοστρώματος.

Επίσης δυσμενές δεδομένο ήταν η αδυναμία διατήρησης σταθερής γωνίας Camber όταν η ανάρτηση ήταν υπό καθεστώς κατακόρυφης μετατόπισης, μειονέκτημα από το οποίο ''υποφέρουν'' και τα γόνατα McPherson, κάτι που αίρεται στις ανώτερες αρχιτεκτονικές των διπλών ψαλιδιών και των αξόνων πολλαπλών συνδέσμων.


Η ανάγκη λοιπόν για ανώτερα οδικά χαρακτηριστικά μας έφερε στην πιο διαδεδομένη διάταξη στις μέρες μας όταν αναφερόμαστε σε οπίσθιο άξονα που είναι ο άξονας πολλαπλών συνδέσμων. Η ανάρτηση ονομάζεται γενικά έτσι λόγω του πλήθους των συνδέσμων που χρησιμοποιούνται που ξεκινούν από 3 και καταλήγουν μέχρι 5.

Επί της ουσίας οι σύνδεσμοι τοποθετούνται εγκαρσίως κατά κανόνα και υπό γωνία σε σχέση με τον τροχό τον οποίο αναρτούν με την πολυπλοκότητα του συστήματος να ανεβαίνει γενικά όσο περισσότεροι είναι οι σύνδεσμοι.

Γενικά οι αναρτήσεις 5 συνδέσμων είναι αρκετά πολύπλοκες και χωροταξικά άβολες αφού δεσμεύουν πολύ χώρο ωστόσο τα οδικά χαρακτηριστικά που προσφέρουν είναι τα κορυφαία μεταξύ των αναρτήσεων αυτής της κατηγορίας και στον τομέα της ποιότητας όχησης καθώς και στον τομέα της οδικής συμπεριφοράς ενώ πλησιάζουν πολύ κοντά σε χαρακτηριστικά την αρχιτεκτονική των διπλών ψαλιδιών .



Η διάταξη των διπλών ψαλιδιών θεωρείται η κορυφαία από όλες των ανεξαρτήτων. Ο λόγος είναι ότι προσφέρει πολύ καλά χαρακτηριστικά γεωμετρίας και με τον μικρότερο αντίκτυπο σε μαζικές δυνάμεις αφού είναι η πιο ελαφριά αρχιτεκτονική.

Τα ψαλίδια της ανώτερης και της κατώτερης άρθρωσης συνήθως είναι ανισομεγέθη με εκείνο της ανώτερης να έχει μικρότερο μέγεθος προκειμένου να εφαρμόσει αρνητική γωνία Camber όταν ο τροχός κινείται κατακόρυφα επί του οδοστρώματος, σε αντιπαραβολή με τον συζυγή τροχό του άξονος ο οποίος πάνω στη στροφή δίδει θετική γωνία. Οι δυο γωνίες τελικά αλληλοεξουδετερώνονται και έτσι επιτυγχάνεται η επιθυμητή απόλυτη καθετότητα.

Η συγκεκριμένη υλοποίηση χρησιμοποιείται στην F1 στα περισσότερα supercars και σε πολύ λίγα αυτοκίνητα ευρείας παραγωγής. Τα οδικά χαρακτηριστικά που προσφέρει είναι τα κορυφαία μεταξύ των ανεξαρτήτων διατάξεων και γενικά όταν η παράμετρος του κόστους δεν είναι καθοριστική επιλέγονται αυτά.



Εκτός των ανωτέρω κρίνεται σκόπιμο να αναφερθεί ότι αρκετά συχνά οι αναρτήσεις εδράζονται σε υποπλαίσια τα οποία βελτιώνουν κυρίως την ποιότητα κύλισης αφού δέχονται κατά κύριο λόγο πρώτα τις τάσεις που μεταφέρονται από το οδόστρωμα στους τροχούς ώστε να παραμείνει το αμάξωμα κατά το δυνατόν ανεπηρέαστο. Επίσης ανάλογα και με τον τύπο του αυτοκινήτου εφαρμόζονται αντιστρεπτικές ράβδοι για καλύτερη συμπεριφορά του οχήματος στις στροφές.






ΜΗ ΑΝΕΞΑΡΤΗΤΕΣ ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ


Στην ανωτέρω φωτογραφία απεικόνιση τυπικής αρχιτεκτονικής ημιάκαμπτου άξονος σε ελευθέρως κυλιόμενους τροχούς.



Οι μη ανεξάρτητες διατάξεις χρησιμοποιούνται κυρίως σε αυτοκίνητα πόλης , ορισμένα μικρομεσαία και πολύ λίγα μεσαία και αφορούν κατά συντριπτική πλειοψηφία τον οπίσθιο άξονα. Ο λόγος που χρησιμοποιούνται είναι κυρίως για περιορισμό του κόστους αφού δεν απαιτούν χρονοβόρα εξέλιξη και δε δεσμεύουν το χώρο που χρειάζεται μια ανεξάρτητη διάταξη τα δε οδικά χαρακτηριστικά που προσφέρουν είναι σαφώς κατώτερα από μιας ανεξάρτητης διάταξης.



Υπάρχουν δυο κύριες κατηγορίες. Η πρώτη είναι ο ημιάκαμπτος άξονας και η δεύτερη είναι ο άκαμπτος άξονας.


Η πιο συνήθης υλοποίηση εξ' αυτών είναι αυτή του ημιάκαμπτου άξονος όπου μια ράβδος ενώνει τους δύο συζυγείς τροχούς οι οποίοι με αυτόν τον τρόπο δρουν σαν συγκοινωνούντα δοχεία με την έννοια ότι το ανάγλυφο του δρόμου που αντιμετωπίζει ο ένας μεταφέρεται και στον άλλον και με αυτόν τον τρόπο διαταράσσεται εν γένει η ισορροπία του οχήματος.

Ένα κλασικό παράδειγμα είναι όταν κινούμαστε σε μια στροφή και ο ένας τροχός εισέλθει σε μια εσοχή του δρόμου αυτή η ταλάντωση θα αφορά τελικά όλο τον πίσω άξονα και επηρεάζεται μερικώς η ευστάθεια του οχήματος.



Ο άκαμπτος άξονας έχει δυο διαφορετικούς σχεδιασμούς ανάλογα με το αν χρησιμοποιείται σε τροχούς που παραλαμβάνουν την ισχύ του κινητήρα ή είναι ελευθέρως κυλιόμενοι.

Ο άκαμπτος άξονας είναι κατώτερος σε ότι αφορά τα προσδιδόμενα οδικά χαρακτηριστικά στο όχημα από τον ημιάκαμπτο διότι δεν προσφέρει βαθμούς ελευθερίας στους τροχούς και οι αντιδράσεις του είναι ξερές και απότομες ωστόσο δεν είναι τόσο δημοφιλής και χρησιμοποιείται κατά πλειοψηφία σε εκτός δρόμου οχήματα λόγω της υψηλής αντοχής του σε καταπονήσεις.

Αξίζει να αναφερθεί εδώ ότι υπάρχει και μια ακόμα κατηγορία μη ανεξάρτητης αναρτήσεως για οπίσθιους άξονες οχημάτων που παραλαμβάνουν ισχύ. Η εν λόγω αρχιτεκτονική ονομάζεται άξονας De Dion.

Η εφαρμογή της είναι σπάνια και επιλέγεται συνήθως σε περιπτώσεις όπου η κίνηση μεταδίδεται πίσω όπως αναφέρθηκε παραπάνω και ο διαθέσιμος χώρος είναι πολύ μικρός. Συνήθως συνδυάζεται με σύνδεσμο Watt  ή ράβδο Panhard όταν υφίστανται ελικοειδή ελατήρια, ενώ η απλούστερή της εκδοχή χωρίς την ανάγκη πρόσθετων συνδέσμων εμφανίζεται όταν το όχημα εφοδιάζεται με φύλλα ελατηρίων.




ΥΛΙΚΑ ΑΝΑΡΤΗΣΕΩΝ


Στην ανωτέρω φωτογραφία χρήση εξωτικών συνθετικών υλικών στην ανάρτηση μονοθεσίου F1 που αποτελείται από διπλά ψαλίδια σε συνδυασμό με ράβδο ώσεως. Τα χρησιμοποιούμενα υλικά είναι ίνες άνθρακα.


Μια σημαντική παράμετρος που επηρεάζει τη λειτουργία της ανάρτησης έχει να κάνει με τα χρησιμοποιούμενα υλικά.Ελαφρά μέταλλα όπως αλουμίνιο και μαγνήσιο χρησιμοποιούνται στα διάφορα μέρη της ανάρτησης προκειμένου να επιτευχθεί μείωση του βάρους και βελτίωση των οδικών χαρακτηριστικών.

Επίσης σε ορισμένες ακραίες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται και συνθετικά υλικά όπως οι ίνες άνθρακα που είναι από τα ελαφρότερα υλικά αυτή τη στιγμή στον κόσμο και με υψηλότατη αντοχή.Γενικά τα υλικά που χρησιμοποιούνται επιλέγονται με κριτήριο κόστους και αντοχής ιδιαίτερα σε ένα τόσο ευαίσθητο κομμάτι του αυτοκινήτου όπως η ανάρτηση.

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου